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血液透析用水處理設備日常維護與感染控制的關系

2019-01-15 02:12熊仁杰黃熾雄
中國醫(yī)療器械信息 2019年16期
關鍵詞:原水反滲透過濾器

熊仁杰 黃熾雄

1 香港大學深圳醫(yī)院血透中心 (廣東 深圳 518000)2 南方醫(yī)科大學深圳醫(yī)院醫(yī)務部設備辦 (廣東 深圳 518000)

內(nèi)容提要: 隨著近些年腎臟病學和血液凈化學的逐步發(fā)展,血液透析治療也在全國各級醫(yī)療機構逐步開展,隨之,各種更加高科技高水平高質(zhì)量的血透設備的使用率也逐漸提高,但是就這些設備而言,由于血透設備的高科技以及操作復雜性,為其維護和管理帶來了一定的隱患,特別是血液透析用水處理設備,在血液透析中的應用風險相對較大。因此,需要采用一定的管理方法對此設備的管理進行加強,從而保證設備的正確運轉(zhuǎn)和患者的治療安全。鑒于此,本文從水處理設備的結構剖析、設計要點、水處理設備的日常維護和管理要點等方面進行了探討,總結了水處理設備日常維護方法,特別是水處理設備的日常維護與感染控制方面,以期對相關從業(yè)人員有所幫助。

血液透析是對設備依賴性很強的一種治療方法,長期以來人們普遍關注的是透析器、透析機的換代更新,水處理技術的發(fā)展和設備維護顯得不那么重要,但隨著國家不斷加強對于血液凈化治療的規(guī)范性管理和血液凈化學的發(fā)展,水處理技術對透析質(zhì)量和透析安全的重要性日益凸顯,因此,水處理系統(tǒng)的日常維護管理與反滲水的水質(zhì)也就成了透析治療環(huán)節(jié)中的重點把控環(huán)節(jié)。

1.水處理設備的結構

目前市面上水處理設備通常由三個基礎部分組成:預處理系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)和反滲水分配系統(tǒng)。

1.1 預處理系統(tǒng)的構成

預處理系統(tǒng)在反滲透系統(tǒng)前進行初步處理,防止后面一些更敏感的部件被污染或損壞。這一過程通常包括大顆粒的過濾沉淀、小顆粒的過濾、離子交換和吸附等。在特殊情況下,可能會增加化學藥劑注入等技術手段。

1.1.1 原水供應系統(tǒng)。包括符合自來水法規(guī)中水質(zhì)標準的自來水或經(jīng)過適當處理的地下水、增壓泵、溫度混合/調(diào)節(jié)閥和原水儲存罐。而溫度混合/調(diào)節(jié)閥必須要保證原水水溫較低時,能夠彌補因水溫下降導致的產(chǎn)水量下降的影響或供水溫度超過廠家設定的上線時,對原水進行冷卻。而對不能保證原水供水連續(xù)性的設備,則必須要加裝原水儲存罐和增壓泵,以保證供水的流量和壓力。水壓一般控制于0.3~0.5Mpa間,自來水水壓>0.3Mpa的系統(tǒng)可不加裝增壓泵。

1.1.2 過濾裝置。預處理系統(tǒng)過濾的主要工作過程是深部過濾、表面過濾和過流式過濾、離子交換和吸附。

(1)多介質(zhì)/沉淀物過濾器:多介質(zhì)/沉淀物過濾器由大小不同的礫石層和沙層構成,按照介質(zhì)直徑大小由粗到細排列,過濾水中懸浮物質(zhì),保護下游其他設備。

(2)活性炭過濾器:活性炭是一種用來去除某些微量有機物的吸附過濾介質(zhì),其主要通過活性炭顆粒的微觀多孔結構吸附去除水中有機物質(zhì)、活性氯、氯胺、致熱源和色素等。

(3)離子交換器:離子交換器又稱軟水器或離子去除裝置。是通過鈉基陽離子交換樹脂本身攜帶的單價鈉離子交換水中的二價鈣鎂離子,以及其他鐵、錳等陽離子的原理來降低原水硬度,預防碳酸鈣結垢引起反滲透膜的性能下降,以及可能對其造成的不可逆損壞。

(4)濾芯過濾器:濾芯過濾器的工作原理是表面過濾、深部過濾,或兩者結合。濾芯基本上都是一次性過濾材料。如綿、聚丙烯等。被用在水處理系統(tǒng)不同的部位上有不同的作用,分別用作大顆粒和小顆粒的過濾。

1.2 反滲透系統(tǒng)的構成

反滲透系統(tǒng)是水處理設備中包含多方面的部件,其中的壓力容器外殼、裝置框架、壓力管路、調(diào)節(jié)和控制閥門、高壓泵、反滲透膜等多種裝置,均屬于其中的核心裝置,其中核心元件是反滲透元件。

1.3 反滲水分配系統(tǒng)的構成

反滲水分配系統(tǒng)指分配管路系統(tǒng),把透析用水輸送到透析機或者其他使用掉。必須保證所供透析用水的壓力和流速,以滿足血液透析機、集中供液或其他使用終端的需求,同樣也要保證其化學和微生物質(zhì)量。

2.預處理系統(tǒng)與感染控制

預處理的作用是對原水進行初級凈化。預處理設備的選擇取決于供水的質(zhì)量和對產(chǎn)水的要求,在設計預處理部分時,關鍵在于根據(jù)化學污染物和生物污染選擇設備種類。

原水在供日常使用時,為防止管道中細菌滋生,被添加一定量的氯等作為消毒劑,預處理系統(tǒng)中的活性炭過濾裝置雖會100%地消除水中的氯,但不含消毒劑的水由于其離子和其他營養(yǎng)物質(zhì)的存在,會導致細菌生長速度增加,水中細菌快速繁殖,盡管反滲透系統(tǒng)能夠很好的對細菌進行清除,但是與此同時,隨著原水細菌水量的增加,反滲水內(nèi)的毒素水平必然會得到上升,由此,對于進行預處理的整個過程,都必須給予嚴格的控制,特別是在對氯進行清除之后,相關的濾罐容量必須得到有效的前處理,在前處理容積與本透析中心的用水量匹配下,盡可能選擇小容量濾罐。

另外,在濾料容積完全相同的情況下,對于選擇,則應該盡可能選擇使用高而細的,以此為基礎,即使被處理水與濾料進行接觸的時間完全相同,那么因為其所具有的流速更高,所以細菌在濾料中進行黏附以及繁殖的幾率就相對更低。

3.反滲透裝置與感染控制

透析用水處理系統(tǒng)主要采用卷式結構的薄復合反滲膜,是由數(shù)個獨立的膜片構成,反滲透膜不僅有很高的脫鹽率,且也可當作一個很精密的過濾器,可以除去細小懸浮固體、細菌和內(nèi)毒素等,目前大部分的反滲透膜都被設計成過流式過濾,但在對原水的分離過程中,水分子透過膜后,水自身則能夠沿著反滲透膜的表面呈切向進行流動,并且在其進行切向流動的同時,一部分水能夠經(jīng)過反滲膜并形成反滲水,在水中所附帶的離子以及雜質(zhì),則無法穿透反滲膜,所以會留在反滲透膜的原水一側(cè),在原水側(cè)靠近反滲膜的一部分,同樣能夠形成一個水層,但是該水層的濃度相對于原水的水層更高,使此層與給水流的濃度出現(xiàn)較大的濃度梯度,導致濃度極差現(xiàn)象出現(xiàn),濃度極差化使膜滲透壓升高,使反滲水透鹽量增高,導致膜的結垢物質(zhì)沉淀增加,同時促進膜表面的膠體污染,縮短反滲膜使用壽命,甚至導致反滲水水質(zhì)下降,因此反滲透系統(tǒng)在實際運行中應嚴格按照膜生產(chǎn)廠家的設計指導系統(tǒng)運行與定期消毒。

4.反滲水分配系統(tǒng)的設計選材與感染控制

反滲水分配系統(tǒng)的設計及材料的選取關系到透析水質(zhì)的關鍵。

4.1 管路設計方面

要確保分配供水管路的走向盡可能簡單和保持直線,避免多于的區(qū)域和長時間零流量,最短的管路長度以及最少的配件和連接頭(如果連接頭的長度超過管徑直徑的2~3倍,在消毒過程中要特別注意對這部分的消毒),最小的壓力損失,供水循環(huán)管路的出水和回水應包含合適的取樣點。

4.2 管道尺寸的選擇

應根據(jù)需求選擇合適的尺寸,如果出現(xiàn)尺寸偏大的情況,流速就會隨之降低,在管道壁的部分,細菌進行附著和繁殖的幾率也就會出現(xiàn)大幅度的增加;而如果出現(xiàn)了尺寸偏小的情況,流速就會隨之增加,其中出現(xiàn)的壓損,也就會在一定程度上增加。為防止分配供水管路中生物膜生長,一個重要設計標準就是水流成湍流狀態(tài),管路中最低流速應保持在1~3m/s。

4.3 管道材質(zhì)的選擇

輸送管路設計盡量選用抗菌材質(zhì)、管材內(nèi)表面平滑度不易為菌落附著形成生物膜,材質(zhì)能承受高壓以及熱水、蒸氣、臭氧及化學等各種消毒方式而且無金屬等有機物質(zhì)的溶解析出;接合施工技術以無縫溶接工法為佳。

4.4 供水方式

可分為直接供水方式和非直接供水方式,直接供水中間沒有任何存儲環(huán)節(jié),該方式可以很好地防止微生物在反滲水中繁殖。非直接供水反滲水的存儲,在此情況下,細菌進行繁殖的幾率必然會出現(xiàn)大幅度的增加,所以一旦出現(xiàn)以上的情況,為了對細菌以及內(nèi)毒素進行清除,就必須對多種相應的方式進行采用。在通常情況下,對于滅殺細菌主要應該采取紫外線照射的方式,進行紫外線照射以后,再使用內(nèi)毒素過濾器對內(nèi)毒素進行有效過濾。雖然可以在一定程度上減清污染,但其水質(zhì)遠遠不能與直接供水方式相比。

水箱的設計:在部分中小型醫(yī)院當中,由于條件相對有限,所以進行使用的緩沖裝置仍為水箱,但是其所采用的水箱為經(jīng)過特殊設計的水箱,其中的水輸送管路的一體化設計,并且需要保持筒壁的光滑,堅決避免死角的存在。并且在對水箱進行制作的過程中,應該盡可能的對不銹鋼材質(zhì)的原料進行使用,將水箱的底部設計成為碗形或是圓錐形,排液口則應設計在水箱的最低處,并且在其內(nèi)部,應該設置相應的噴淋系統(tǒng),與大氣相通時配備0.45μm疏水性空氣過濾器。

5.水處理系統(tǒng)的日常維護與感染控制

維護可以被定義為“是一項經(jīng)常性的工作,其目的是使一個設備可以在其原本設計能力和效率的要求下保持連續(xù)工作狀態(tài)”。那么對于進行水處理的各方面設備,相關部門必須對其性能以及工作狀況進行持續(xù)的監(jiān)控和定期的維護,以保障其能夠始終處于進行正常工作的狀態(tài)之中。

5.1 水處理系統(tǒng)的日常維護與監(jiān)測

①觀察砂罐的工作狀況是否正常,時間是否準確,砂濾器反沖2~3次/周(與碳罐,軟水器錯開);②觀察碳罐的工作狀況是否正常,時間是否準確,碳罐自動沖洗2~3次/周(與砂濾,軟水器錯開),建議每日治療開始前進行檢測,總氯<0.1mg/L為合格,總氯>0.1mg/L,立即停止水處理設備供水;③對樹脂罐進行工作的情況進行觀察,要求控制閥能夠?qū)︼柡望}水進行正常吸入,同時也能夠正常向鹽罐中進行注水,在鹽箱的內(nèi)部,未發(fā)生溶解的鹽即為可見鹽,其存在的體積應該在鹽罐整體的1/3以上,如果發(fā)現(xiàn)其中的鹽量不足鹽罐整體的1/3,則應及時進行補充;④軟水器再生2~3次/周(與砂濾,碳罐錯開),建議每天透析治療和消毒結束后監(jiān)測水硬度。水硬度應<(1GPG(或17.1mg/L);⑤透析用水盡可能為直供反滲水,如為貯水罐供水必須為密閉裝置;⑥原水保安過濾器應觀察前后進出水壓力差值在>0.06mpa時應及時更換,進出水壓力良好時,應保證更換周期應小于3個月;⑦反滲機工作時要觀察高壓泵出口、反滲膜產(chǎn)水(純水)和排水(濃水)側(cè)壓力,反滲透機進水、產(chǎn)水的電導率、流量、進水溫度等重要參數(shù)的變化。

5.2 多介質(zhì)過濾器日常維護與感染控制

按類型多介質(zhì)過濾屬于快速深部過濾,當原水流經(jīng)過過濾器時,原水中的微粒會逐漸聚集,并填滿介質(zhì)層的空隙。我們對多介質(zhì)過濾器進行合理應用,能夠?qū)腋∥镆约澳z體進行去除,但是在通常情況下,對其進行去除的過程屬于物理過程,而其之所以屬于物理過程,則是因為在水流經(jīng)過過濾介質(zhì)時,在過濾介質(zhì)的表面,懸浮物以及膠體能夠在其上進行附著。

對于已經(jīng)經(jīng)過過濾的水,其水質(zhì)情況則由多方面因素進行決定,例如雜質(zhì)以及過濾介質(zhì)的大小,或是其形狀和表面電荷情況等。在進行過濾方面,使用頻率最高的介質(zhì)為石英砂,其有小直徑在0.5mm~1.2mm,設計層的就最小設計深度可以達到0.8m,在一般情況下,進行過濾的流速在10m/h~20m/h。隨著通過濾料層進行過濾的水量逐漸增加,被截留的固體雜質(zhì)也不斷隨之增加,以此為基礎,過濾器進行進出水的壓降則不能夠出現(xiàn)一定程度的增加,并且與此同時,床層對懸浮固體雜質(zhì)進行去除的能力將能夠出現(xiàn)進一步的下降,并且擋降壓增大到30~60KPa時,或是過濾水的水質(zhì)出現(xiàn)一定程度的下降時,則必須對過濾器進行反洗,通過該方法對顆粒物進行攔截。反沖洗由自動控制器控制反沖洗程序,根據(jù)進出水水質(zhì)及用量確定運行周期,一般每周反洗1~2次。

5.3 活性炭過濾器日常維護與感染控制

對活性炭過濾進行應用,主要在于對水中存在的有機物和殘余的氯進行去除。對醫(yī)用水進行處理,主要采用的活性炭為優(yōu)質(zhì)果殼類活性炭。采用活性炭對氯進行脫離,并非是單純的對物理吸附作用進行應用,而是在其表面發(fā)生了一定程度的催化作用,由此,在氯通過活性炭的濾層時,能夠以很快的速度進行水解,并從其中分解出原子氧。并且在對活性炭進行應用的過程中,不需要對活性炭吸附飽和的問題進行考慮,僅會出現(xiàn)的問題就是,活性炭會出現(xiàn)一定量的損失。

并且除以上之外,對活性炭進行應用,其還能夠?qū)λ写嬖诘漠愇?、有機物以及活性炭進行有效的去除,但因活性炭具有多孔結構,加之活性炭所吸附的有機物具有一定的營養(yǎng),對于細菌來說是一個相對適合生長繁殖的環(huán)境,會產(chǎn)生細菌滋生和生物淤積的風險,活性炭層里微生物污染過多意味著反滲透設備中微生物的含量水平過高,可能對反滲透的滲透作用由負面的影響?;钚蕴恐械纳镉俜e是不可逆的,只能采用更換活性炭和罐體消毒的方法去除。

因此,為了保持其良好的吸附能力和較高的品質(zhì),需要通過規(guī)律的水流、優(yōu)化的設計及頻繁的反沖洗來以降低風險。

另一方面,活性炭進行除氯的效率,與水流同活性炭進行接觸的時間具有重要的關鍵性,在活性炭體積一定的情況下,水流的速度相對較快,就會導致氯不能夠得到有效去除的情況出現(xiàn)。以此為基礎,在對活性炭進行使用的過程中,對于活性炭的使用量,絕不可在規(guī)定使用量之上,并且需要定期進行反洗,以保障活性炭與水具有足夠的面積進行接觸。

對活性炭過濾效果進行監(jiān)測,最為簡易的方式就是對活性炭下游水中氯的總濃度進行監(jiān)視,且進行在線監(jiān)視或是定期測定均可。在對其重量進行測定的過程中,測定時間應選擇每日早間,在水處理系統(tǒng)完全正常工作的狀態(tài)下以及水量較大的狀態(tài)下進行,以避免出現(xiàn)錯誤判斷的情況。并且,如果監(jiān)測結果連續(xù)顯示氯總量超標,則應進行水流量減少處理,并對反洗次數(shù)進行增加,另外,也可以采用對活性炭體積進行增加的方式來處理。

5.4 去離子過濾器的維護與感染控制

如果選擇長期對離子交換樹脂的方式進行使用,在進行使用的過程中,極易出現(xiàn)受到有機物、膠體物質(zhì)以及懸浮物質(zhì)污染的情況,并且污染情況能夠?qū)е码x子交換能力逐漸下降,甚至失去離子交換能力。①膠體懸浮物污染:如果樹脂顆粒被膠體或是懸浮物進行包裹,其進行交換的能力就會逐漸出現(xiàn)下降,在交換能力嚴重下降的情況下,樹脂會出現(xiàn)顯著的結塊現(xiàn)象,使水流速度降低,另一方面,導致產(chǎn)生偏流造成部分樹脂交換能力未能被利用,使周期制水量減少。②鐵污染:在通常情況下,發(fā)生鐵污染的主要原因,就在于管道發(fā)生腐蝕,或是懸浮態(tài)鐵所產(chǎn)生的氧化物對樹脂的表面進行了包裹。發(fā)生鐵污染以后的樹脂,其顏色會顯著變深,并且工作交換的容量出現(xiàn)下降。

另外,水流速度的降低,會增加細菌滋生和生物污染的風險,可以通過有規(guī)律的持續(xù)水流、頻繁的循環(huán)再生及優(yōu)化設計來降低這種風險。如有必要時,也可在軟水器前注入氯、次氯酸鹽或過氧乙酸以及鹽酸等方法。也可根據(jù)當時所處情況的不同,對樹脂具有針對性的采用相應的活化方法,在通常情況下,一般的膠體物質(zhì)污染和金屬污染情況,可以采用烯酸液浸泡或是淋洗的方式對其進行活化處理,除了對烯酸液進行采用之外,對滅菌法或是酸堿液交替法對其進行活化處理,同樣能夠起到良好的效果。對于樹脂出現(xiàn)鐵中毒的情況,可以采用濃度為4%的鹽酸、食鹽以及濃度為0.08%的亞硫酸鈉混合液對該情況進行處理。

5.5 濾芯過濾器與感染控制

我們在選擇過濾器時,有必要考慮污染物種類、含量、液體流速、維護和運行成本等因素。濾芯的定期更換或反沖也是十分有必要的,以防止濾芯表面的污染物過度飽和,而導致污染物像下游釋放。同時由于膠體和有機物的積累,導致流速過慢或停滯,過濾器也很容易變成細菌滋生的溫床造成污染。而細菌的過度生長又會導致過濾器的生物淤積,造成濾器過早堵塞和更換,形成惡性循環(huán)。

6.水處理系統(tǒng)的生物膜及生物淤積

在外界環(huán)境中,微生物可以以兩種不同的形生長:在生物膜內(nèi)作為固著細胞附著在物體的界面或表面上,或在液相中以浮游微生物的方式在水中自由播散。微生物存在于幾乎所有的水系統(tǒng)中,它們易于附著在表面,主要利用水及空氣中積存的營養(yǎng)物質(zhì)生長。生物膜這種表達方式是指聚集的微生物。細菌在大多數(shù)情況下是采用“微克隆”的方式進行存在的,在每一個“微克隆”當中,細菌自身所占據(jù)的體積較小,僅有三分之一以下,其余三分之二甚至更多的空間,則是由細胞進行分泌所產(chǎn)生的、成分較為復雜的一種黏性物質(zhì),這一種黏性物質(zhì)通常被稱為“胞外基質(zhì)”,并且,無數(shù)個細菌微克隆能夠黏結在一起,也正是在胞外基質(zhì)的作用下實現(xiàn)的。

就目前的情況來看,不管所應用的水處理系統(tǒng)技術具有多強大的先進性,都不能夠?qū)ι镂廴具M行徹底的杜絕,在此情況下,如果長時間未對其進行消毒處理,細菌會在反滲膜以后純水系統(tǒng)管路這兩個部位不同程度的形成菌苔生物膜。只要生物膜一旦形成,系統(tǒng)中所遭受的污染程度,就會大幅度的加劇。

生物膜雖然屬于一種較為常見的污染物,但是對其清除具有較高的難度,難度主要在于,生物膜之中有大量的細菌存在,細菌被滅殺之后,能夠長時間持續(xù)釋放出大量的內(nèi)毒素,并導致透析用水的質(zhì)量出現(xiàn)大幅度的下降,由此可見,對水處理進行定期消毒具有重要的意義。

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